采用无位置传感器的直流无刷电机控制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种采用无位置传感器的直流无刷电机控制电路。本发明专利技术中反电动势检测电路模块的输出接口与主控单片机控制电路模块的模数转换接口连接；功率驱动电路模块的电流输出接口与电流采样电路模块连接，直流无刷电机反电动势输出接口与反电动势检测电路模块连接，驱动信号输入接口与主控单片机控制电路模块的脉冲调制宽度PWM接口连接；电流采样电路模块的输出接口与主控单片机控制电路模块的模数转换接口以及数字接口连接。本发明专利技术采用电压反电动势过零点检测方法获取直流无刷电机的位置，同时利用电流采样、电池电压采样、温度采样等电路模块检测直流无刷电机的过载、低压、过热等现象，提高了直流无刷电机的可靠性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流无刷电机的控制
，具体涉及一种采用无位置传感器的转子位置检测、过载检测、过热检测和低压检测的直流无刷电机控制电路。
技术介绍
直流无刷电机是一种永磁式同步电机，由电动机和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是接收电动机的启动、停止、制动信号，以及安装在电动机上的位置传感器信号，用来控制电动机的启动、停止和制动；直流无刷电机因为不仅具有直流有刷电机的特性，同时也是频率变化的装置，所以直流无刷电机的运转效率、低速转矩、转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好。相对于传统的有刷电机、感应电机而言，直流无刷电机具有高转速/扭矩比、高动态特性、高效率、长寿命、低噪声、宽转速范围和制造容易等优良特性。这些优良的特性使得直流无刷电机可应用在对尺寸和重量敏感的场合，在机器人、汽车工业、航空航天、消费电子、医学电子、工业自动化、电动车等领域都有着非常广泛的应用。直流无刷电机的高性能主要依赖于电动机转子位置检测信号的准确性。在实际生产过程中，往往很难得到电动机转子位置的准确信号。传统的电动机转子位置检测方法是在电动机的定子上安装位置传感器来检测转子相对于定子所处的位置。安装位置传感器不仅增加了电机工艺的复杂性，而且增加了电机成本和电机故障率。针对这一点，人们提出了无位置传感器的控制方式。目前，无传感器直流无刷电机控制最成熟也最常用的方法是反电动势过零点检测方法，通过检测悬空相的反电动势过零点，获取到转子的位置。但是由于电机采用PWM调速，相电压波形中包含有大量的高次谐波，容易造成反电动势过零点检测方法对零点检测产生相位误差。同时，传统的反电动势过零点检测电路复杂，延时时间难以补偿，都容易导致反电动势过零点检测方法的识别。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服直流无刷电机控制中的电压反电动势检测技术中的不足问题以及电机故障检测缺乏问题，提供了一种采用无位置传感器的直流无刷电机控制电路，可准备地检测到反电动势的过零点，并且抗干扰性能好。同时，本专利技术也实现了电机的过载检测、过热检测和低压检测等安全保护功能，避免了在实际应用场合中直流无刷电机易出现的过热、过载、低压等故障。本专利技术所采取的具体技术方案：本专利技术包括主控单片机控制电路模块、反电动势检测电路模块、功率驱动电路模块、电流采样电路模块、电池电压采样电路模块和温度采样电路模块。所述的主控单片机控制电路模块为产品型号STM8S903单片机最小系统，其电源接口VCC为反电动势检测电路模块、温度采样电路模块提供电源，模数转换ADC0接口连接反电动势检测电路模块中第八滤波电容C8的一端，模数转换ADC1接口连接反电动势检测电路模块中第九滤波电容C9的一端，模数转换ADC2接口连接反电动势检测电路模块中第十滤波电容C10的一端，模数转换ADC3接口连接电流采样电路模块中第十一滤波电容C11的一端，模数转换ADC4接口连接电池电压采样电路模块中第二滤波电容C2的一端，模数转换ADC5接口连接温度采样电路模块中第二十七限流电阻R27的一端，数字I/O1接口连接电流采样电路模块中芯片U10的7脚，脉冲宽度调制PWM1接口连接功率驱动电路模块中芯片U1的2脚，脉冲宽度调制PWM2接口连接功率驱动电路模块中芯片U1的3脚，脉冲宽度调制PWM3接口连接功率驱动电路模块中芯片U2的2脚，脉冲宽度调制PWM4接口连接功率驱动电路模块中芯片U2的3脚，脉冲宽度调制PWM5接口连接功率驱动电路模块中芯片U3的2脚，脉冲宽度调制PWM6接口连接功率驱动电路模块中芯片U3的3脚，GND接口接地。所述的反电动势检测电路模块包括第六限流电阻R6、第七限流电阻R7、第八限流电阻R8、第九限流电阻R9、第十限流电阻R10、第十一限流电阻R11、第八滤波电容C8、第九滤波电容C9、第十滤波电容C10；第六限流电阻R6的一端连接功率驱动电路模块中芯片U8的5脚，第六限流电阻R6的另一端连接第九限流电阻R9的一端，第九限流电阻R9的另一端接地；第八滤波电容C8的一端连接第九限流电阻R9的一端，第八滤波电容C8的另一端接地；第七限流电阻R7的一端连接功率驱动电路模块中芯片U9的5脚，第七限流电阻R7的另一端连接第十限流电阻R10的一端，第十限流电阻R10的另一端接地；第九滤波电容C9的一端连接第十限流电阻R10的一端，第九滤波电容C9的另一端接地；第八限流电阻R8的一端连接功率驱动电路模块中芯片U7的5脚，第八限流电阻R8的另一端连接第十一限流电阻R11的一端，第十一限流电阻R11的另一端接地；第十滤波电容C10的一端连接第十一限流电阻R11的一端，第十滤波电容C10的另一端接地。所述的功率驱动电路模块包括第十八滤波电容C18、第十九滤波电容C19、第二十滤波电容C20、第二十一滤波电容C21、第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24、第二十八限流电阻R28、第二十九限流电阻R29、第三十限流电阻R30、第三十一限流电阻R31、第三十二限流电阻R32、第三十三限流电阻R33、第三十四限流电阻R34、第三十五限流电阻R35、第三十六限流电阻R36、第三十七限流电阻R37、第三十八限流电阻R38、第三十九限流电阻R39、第四十限流电阻R40、第四十一限流电阻R41、第二稳压二极管D2、第三稳压二极管D3、第四稳压二极管D4、驱动芯片U1、驱动芯片U2、驱动芯片U3、功率芯片U4、功率芯片U5、功率芯片U6、功率芯片U7、功率芯片U8、功率芯片U9，功率芯片的电源接口VBAT为电池电压采样电路模块提供电源；驱动芯片U1的1脚连接第十八滤波电容C18的一端、第二稳压二极管D2的正极并接12V，第十八滤波电容C18的另一端接地，驱动芯片U1的2脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM1接口，驱动芯片U1的3脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM2接口，驱动芯片U1的4脚接地，驱动芯片U1的5脚连接第二稳压二极管D2的负极、第十九滤波电容C19的一端，驱动芯片U1的6脚连接第三十六限流电阻R36的一端，驱动芯片U1的7脚连接第十九滤波电容C19的另一端，驱动芯片U1的8脚连接第三十七限流电阻R37的一端；驱动芯片U2的1脚连接第二十滤波电容C20的一端、第三稳压二极管D3的正极并接12V，第二十滤波电容C20的另一端接地，驱动芯片U2的2脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM3接口，驱动芯片U2的3脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM4接口，驱动芯片U2的4脚接地，驱动芯片U2的5脚连接第三稳压二极管D3的负极并接第二十一滤波电容C21的一端，驱动芯片U2的6脚连接第三十二限流电阻R32的一端，驱动芯片U2的7脚连接第二十一滤波电容C21的另一端，驱动芯片U2的8脚连接第三十三限流电阻R33的一端；驱动芯片U3的1脚连接第二十二滤波电容C22的一端、第四稳压二极管D4的正极并接12V，第二十二滤波电容C22的另一端接地，驱动芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用无位置传感器的直流无刷电机控制电路，包括主控单片机控制电路模块、反电动势检测电路模块、功率驱动电路模块、电流采样电路模块、电池电压采样电路模块和温度采样电路模块，其特征在于：所述的主控单片机控制电路模块为产品型号STM8S903单片机最小系统，其电源接口VCC为反电动势检测电路模块、温度采样电路模块提供电源，模数转换ADC0接口连接反电动势检测电路模块中第八滤波电容C8的一端，模数转换ADC1接口连接反电动势检测电路模块中第九滤波电容C9的一端，模数转换ADC2接口连接反电动势检测电路模块中第十滤波电容C10的一端，模数转换ADC3接口连接电流采样电路模块中第十一滤波电容C11的一端，模数转换ADC4接口连接电池电压采样电路模块中第二滤波电容C2的一端，模数转换ADC5接口连接温度采样电路模块中第二十七限流电阻R27的一端，数字I/O1接口连接电流采样电路模块中芯片U10的7脚，脉冲宽度调制PWM1接口连接功率驱动电路模块中芯片U1的2脚，脉冲宽度调制PWM2接口连接功率驱动电路模块中芯片U1的3脚，脉冲宽度调制PWM3接口连接功率驱动电路模块中芯片U2的2脚，脉冲宽度调制PWM4接口连接功率驱动电路模块中芯片U2的3脚，脉冲宽度调制PWM5接口连接功率驱动电路模块中芯片U3的2脚，脉冲宽度调制PWM6接口连接功率驱动电路模块中芯片U3的3脚，GND接口接地；所述的反电动势检测电路模块包括第六限流电阻R6、第七限流电阻R7、第八限流电阻R8、第九限流电阻R9、第十限流电阻R10、第十一限流电阻R11、第八滤波电容C8、第九滤波电容C9、第十滤波电容C10；第六限流电阻R6的一端连接功率驱动电路模块中芯片U8的5脚，第六限流电阻R6的另一端连接第九限流电阻R9的一端，第九限流电阻R9的另一端接地；第八滤波电容C8的一端连接第九限流电阻R9的一端，第八滤波电容C8的另一端接地；第七限流电阻R7的一端连接功率驱动电路模块中芯片U9的5脚，第七限流电阻R7的另一端连接第十限流电阻R10的一端，第十限流电阻R10的另一端接地；第九滤波电容C9的一端连接第十限流电阻R10的一端，第九滤波电容C9的另一端接地；第八限流电阻R8的一端连接功率驱动电路模块中芯片U7的5脚，第八限流电阻R8的另一端连接第十一限流电阻R11的一端，第十一限流电阻R11的另一端接地；第十滤波电容C10的一端连接第十一限流电阻R11的一端，第十滤波电容C10的另一端接地；所述的功率驱动电路模块包括第十八滤波电容C18、第十九滤波电容C19、第二十滤波电容C20、第二十一滤波电容C21、第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24、第二十八限流电阻R28、第二十九限流电阻R29、第三十限流电阻R30、第三十一限流电阻R31、第三十二限流电阻R32、第三十三限流电阻R33、第三十四限流电阻R34、第三十五限流电阻R35、第三十六限流电阻R36、第三十七限流电阻R37、第三十八限流电阻R38、第三十九限流电阻R39、第四十限流电阻R40、第四十一限流电阻R41、第二稳压二极管D2、第三稳压二极管D3、第四稳压二极管D4、驱动芯片U1、驱动芯片U2、驱动芯片U3、功率芯片U4、功率芯片U5、功率芯片U6、功率芯片U7、功率芯片U8、功率芯片U9，其电源接口VBAT为电池电压采样电路模块提供电源；驱动芯片U1的1脚连接第十八滤波电容C18的一端、第二稳压二极管D2的正极并接12V，第十八滤波电容C18的另一端接地，驱动芯片U1的2脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM1接口，驱动芯片U1的3脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM2接口，驱动芯片U1的4脚接地，驱动芯片U1的5脚连接第二稳压二极管D2的负极、第十九滤波电容C19的一端，驱动芯片U1的6脚连接第三十六限流电阻R36的一端，驱动芯片U1的7脚连接第十九滤波电容C19的另一端，驱动芯片U1的8脚连接第三十七限流电阻R37的一端；驱动芯片U2的1脚连接第二十滤波电容C20的一端、第三稳压二极管D3的正极并接12V，第二十滤波电容C20的另一端接地，驱动芯片U2的2脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM3接口，驱动芯片U2的3脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM4接口，驱动芯片U2的4脚接地，驱动芯片U2的5脚连接第三稳压二极管D3的负极并接第二十一滤波电容C21的一端，驱动芯片U2的6脚连接第三十二限流电阻R32的一端，驱动芯片U2的7脚连接第二十一滤波电容C21的另一端，驱动芯片U2的8脚连接第三十三限流电阻R33的一端；驱动芯片U3的1脚连接第二十二滤波电容C22的一端、第四稳压二极管D4的正极并接12V，第二十二滤波电容C22的另一端接...

【技术特征摘要】
1.采用无位置传感器的直流无刷电机控制电路，包括主控单片机控制电路模块、反电动势检测电路模块、功率驱动电路模块、电流采样电路模块、电池电压采样电路模块和温度采样电路模块，其特征在于：所述的主控单片机控制电路模块为产品型号STM8S903单片机最小系统，其电源接口VCC为反电动势检测电路模块、温度采样电路模块提供电源，模数转换ADC0接口连接反电动势检测电路模块中第八滤波电容C8的一端，模数转换ADC1接口连接反电动势检测电路模块中第九滤波电容C9的一端，模数转换ADC2接口连接反电动势检测电路模块中第十滤波电容C10的一端，模数转换ADC3接口连接电流采样电路模块中第十一滤波电容C11的一端，模数转换ADC4接口连接电池电压采样电路模块中第二滤波电容C2的一端，模数转换ADC5接口连接温度采样电路模块中第二十七限流电阻R27的一端，数字I/O1接口连接电流采样电路模块中芯片U10的7脚，脉冲宽度调制PWM1接口连接功率驱动电路模块中芯片U1的2脚，脉冲宽度调制PWM2接口连接功率驱动电路模块中芯片U1的3脚，脉冲宽度调制PWM3接口连接功率驱动电路模块中芯片U2的2脚，脉冲宽度调制PWM4接口连接功率驱动电路模块中芯片U2的3脚，脉冲宽度调制PWM5接口连接功率驱动电路模块中芯片U3的2脚，脉冲宽度调制PWM6接口连接功率驱动电路模块中芯片U3的3脚，GND接口接地；所述的反电动势检测电路模块包括第六限流电阻R6、第七限流电阻R7、第八限流电阻R8、第九限流电阻R9、第十限流电阻R10、第十一限流电阻R11、第八滤波电容C8、第九滤波电容C9、第十滤波电容C10；第六限流电阻R6的一端连接功率驱动电路模块中芯片U8的5脚，第六限流电阻R6的另一端连接第九限流电阻R9的一端，第九限流电阻R9的另一端接地；第八滤波电容C8的一端连接第九限流电阻R9的一端，第八滤波电容C8的另一端接地；第七限流电阻R7的一端连接功率驱动电路模块中芯片U9的5脚，第七限流电阻R7的另一端连接第十限流电阻R10的一端，第十限流电阻R10的另一端接地；第九滤波电容C9的一端连接第十限流电阻R10的一端，第九滤波电容C9的另一端接地；第八限流电阻R8的一端连接功率驱动电路模块中芯片U7的5脚，第八限流电阻R8的另一端连接第十一限流电阻R11的一端，第十一限流电阻R11的另一端接地；第十滤波电容C10的一端连接第十一限流电阻R11的一端，第十滤波电容C10的另一端接地；所述的功率驱动电路模块包括第十八滤波电容C18、第十九滤波电容C19、第二十滤波电容C20、第二十一滤波电容C21、第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24、第二十八限流电阻R28、第二十九限流电阻R29、第三十限流电阻R30、第三十一限流电阻R31、第三十二限流电阻R32、第三十三限流电阻R33、第三十四限流电阻R34、第三十五限流电阻R35、第三十六限流电阻R36、第三十七限流电阻R37、第三十八限流电阻R38、第三十九限流电阻R39、第四十限流电阻R40、第四十一限流电阻R41、第二稳压二极管D2、第三稳压二极管D3、第四稳压二极管D4、驱动芯片U1、驱动芯片U2、驱动芯片U3、功率芯片U4、功率芯片U5、功率芯片U6、功率芯片U7、功率芯片U8、功率芯片U9，其电源接口VBAT为电池电压采样电路模块提供电源；驱动芯片U1的1脚连接第十八滤波电容C18的一端、第二稳压二极管D2的正极并接12V，第十八滤波电容C18的另一端接地，驱动芯片U1的2脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM1接口，驱动芯片U1的3脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM2接口，驱动芯片U1的4脚接地，驱动芯片U1的5脚连接第二稳压二极管D2的负极、第十九滤波电容C19的一端，驱动芯片U1的6脚连接第三十六限流电阻R36的一端，驱动芯片U1的7脚连接第十九滤波电容C19的另一端，驱动芯片U1的8脚连接第三十七限流电阻R37的一端；驱动芯片U2的1脚连接第二十滤波电容C20的一端、第三稳压二极管D3的正极并接12V，第二十滤波电容C20的另一端接地，驱动芯片U2的2脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM3接口，驱动芯片U2的3脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM4接口，驱动芯片U2的4脚接地，驱动芯片U2的5脚连接第三稳压二极管D3的负极并接第二十一滤波电容C21的一端，驱动芯片U2的6脚连接第三十二限流电阻R32的一端，驱动芯片U2的7脚连接第二十一滤波电容C21的另一端，驱动芯片U2的8脚连接第三十三限流电阻R33的一端；驱动芯片U3的1脚连接第二十二滤波电容C22的一端、第四稳压二极管D4的正极并接12V，第二十二滤波电容C22的另一端接地，驱动芯片U3的2脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM5接口，驱动芯片U3的3脚连接主控单片机控制电路模块中的脉冲宽度调制PWM6接口，驱动芯片U3的4脚接地，驱动芯片U3的5脚连接第四稳压二极管D4的负极并接第二十三滤波电容C23的一端，驱动芯片U3的6脚连接第二十八限流电阻R28的一端，驱动芯片U3的7脚连接第二十三滤波电容C23的另一端，驱动芯片U3的8脚连接第二十九限流电阻R29的一端；功率芯片U4的1脚连接第二十八限流电阻R28的另一端、第三十限流电阻R30的一端，功率芯片U4的2、3、4脚相连、第三十限流电阻R30的另一端，功率芯片U4的5、6、7、8脚相连并接VBAT；功率芯片U5的1脚连接第三十二限流电阻R32的另一端、第三十四限流电阻R34的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤镕骏，张翔，
申请(专利权)人：杭州犇骏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33